DE102014210359A1 - Method for producing a blank - Google Patents

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DE102014210359A1
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Boris Bittner
Christian Wald
Hendrik Wagner
Norbert Wabra
Steffen Fritzsche
Sonja Schneider
Ricarda Schneider
Holger Schmidt
Walter Pauls
Florian Ahles
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings (7) aus einem Material mit einem temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der bei einer Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) einen Nulldurchgang aufweist, umfassend: Erstellen eines dreidimensionalen Profils einer zu erwartenden Temperaturverteilung im Volumen des Rohlings (7) zu einem Zeitpunkt TP beim Betrieb eines aus dem Rohling (7) zu fertigenden optischen Elements, insbesondere eines Spiegels, in einer optischen Anordnung, Ermitteln einer ortsabhängig variierenden Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) im Volumen des Rohlings (7) auf Grundlage des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung, sowie Herstellen des Rohlings (7) mit der ermittelten ortsabhängig variierenden Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC).The invention relates to a method for producing a blank (7) from a material having a temperature-dependent coefficient of thermal expansion, which has a zero crossing at a zero-crossing temperature (TZC), comprising: creating a three-dimensional profile of an expected temperature distribution in the volume of the blank (7 ) at a point in time TP when operating an optical element to be produced from the blank (7), in particular a mirror, in an optical arrangement, determining a location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) in the volume of the blank (7) based on the three-dimensional profile of the expected temperature distribution, and producing the blank (7) with the determined location-varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings zur Fertigung eines optischen Elements, insbesondere eines Spiegels, zum Betrieb in einer optischen Anordnung. Bei der optischen Anordnung kann es sich beispielsweise um ein Lithographiesystem, ein Masken-Inspektionssystem oder ein Wafer-Inspektionssystem für Wellenlängen im EUV-Bereich, VUV-Bereich oder DUV-Bereich handeln.The invention relates to a method for producing a blank for producing an optical element, in particular a mirror, for operation in an optical arrangement. The optical arrangement may be, for example, a lithography system, a mask inspection system or a wafer inspection system for EUV, VUV or DUV wavelengths.

Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um einen EUV-Spiegel handeln, bei dem auf einem Spiegelgrundkörper (Substrat) eine für EUV-Strahlung reflektierende Beschichtung aufgebracht ist. Bei der Bestrahlung mit Nutzlicht, d.h. mit EUV-Strahlung, erwärmen sich aufgrund von Absorption zunächst die Oberseiten der EUV-Spiegel, an denen die Beschichtung angebracht ist. Da sich die EUV-Spiegel in der optischen Anordnung typischer Weise in einer Vakuum-Umgebung befinden, kann keine effiziente Kühlung durch ausreichende Konvektion und Diffusion ins Restgas von der Oberseite her erfolgen. Deshalb verteilt sich die Wärmeenergie in der Folge über den gesamten Spiegelgrundkörper. Damit die (gewichtete) mittlere Temperatur im Spiegel konstant gehalten werden kann, muss der Spiegel von der Unterseite her gekühlt werden. Somit bildet sich ein Thermalgradient zwischen Ober- und Unterseite des Spiegels aus.In particular, the optical element may be an EUV mirror in which a coating which reflects for EUV radiation is applied to a mirror base body (substrate). When irradiated with useful light, i. with EUV radiation, the upper surfaces of the EUV mirrors, to which the coating is attached, initially heat up due to absorption. Since the EUV mirrors in the optical arrangement are typically in a vacuum environment, efficient cooling can not be achieved by sufficient convection and diffusion into the residual gas from the top. Therefore, the heat energy is distributed over the entire mirror body in the sequence. In order for the (weighted) average temperature in the mirror to be kept constant, the mirror must be cooled from the bottom. Thus, a thermal gradient forms between the top and bottom of the mirror.

Prinzipiell ergeben sich aus der Erwärmung eines solchen Spiegels zwei Probleme:

  • 1. Da die Spiegelfertigung und Qualifizierung im Allgemeinen bei Raumtemperatur (ca. 20°C–25°C) erfolgt und jedes Material bei Temperaturänderung eine Längenänderung (Ausdehnung oder Schrumpfung) erfährt, besitzt eine polierte Oberfläche nach der Erwärmung auf die Betriebstemperatur im Allgemeinen eine andere Form (Passe). Eine bei Raumtemperatur auf das gewünschte Ziel-Design polierte Fläche würde im erwärmten Betriebsfall von der zuvor hergestellten Form abweichen und damit die optische Performance der optischen Anordnung bzw. des Systems verschlechtern. Bei der i.A. dreidimensionalen Temperaturverteilung im Betriebsfall kommt erschwerend hinzu, dass die Längenänderungen lokal unterschiedlich sind.
  • 2. Während des (dauerhaften) Betriebs kann es zum Beispiel durch Änderungen der Beleuchtungseinstellungen (Setting) oder durch Wechsel der Maske (Retikel) zu Veränderungen der Wärmelast kommen. Diese Änderungen führen über die (kleinen) Änderungen im Temperaturprofil ebenfalls zu Längenänderungen im Material des Spiegelgrundkörpers (des Substrats) und somit zur Änderung der optischen Performance.
In principle, the heating of such a mirror results in two problems:
  • 1. Because mirror fabrication and qualification is generally done at room temperature (about 20 ° C-25 ° C) and any material undergoes change in length (expansion or shrinkage) as the temperature changes, a polished surface generally has one after being heated to operating temperature other form (passe). A surface polished to the desired target design at room temperature would deviate from the previously produced shape in the heated operating condition and thus impair the optical performance of the optical arrangement or of the system. In the case of the iA three-dimensional temperature distribution in the case of operation, it is aggravating that the changes in length are locally different.
  • 2. During (permanent) operation, for example, changes in the lighting settings (setting) or by changing the mask (reticle) can lead to changes in the heat load. These changes also lead to length changes in the material of the mirror base body (of the substrate) due to the (minor) changes in the temperature profile and thus to a change in the optical performance.

Um dem zweiten Problem zu begegnen, wird typischer Weise ein positionsunabhängiger, einheitlicher temperaturabhängiger thermischer Ausdehnungskoeffizient CTE („coefficient of thermal expansion“) in dem Spiegelgrundkörper verwendet. Beispielsweise bei ULE®, einer bevorzugten Glaskeramik mit geringer Wärmeausdehnung für die Herstellung von EUV-Spiegeln, hat die temperaturabhängige thermische Längenausdehnung über einen weiten Temperaturbereich eine im Wesentlichen quadratische Abhängigkeit von der Temperatur. Das Minimum des parabelförmigen Verlaufs lässt sich über den Herstellungsprozess festlegen. Der Temperaturwert des Minimums wird als ZCT („zero crossing temperature“) bezeichnet, da eine kleine (infinitesimale) Temperaturänderung um diese Temperatur zu keiner Längenausdehnung führt. Da es, wie oben beschrieben, beim Betrieb zu keiner einheitlichen Temperatur innerhalb des Spiegelgrundkörpers kommt, ist es nicht möglich, mittels eines homogenen Materials des Spiegelgrundkörpers Längenänderungen und damit Verformungen der Spiegeloberfläche bei kleinen Temperaturfluktuationen um einen Arbeitspunkt bzw. eine Betriebstemperatur zu vermeiden.To address the second problem, a position independent, uniform temperature-dependent coefficient of thermal expansion (CTE) is typically used in the mirror body. For example, in ULE ®, a preferred glass ceramic with low thermal expansion for the production of EUV mirrors, the temperature-dependent thermal expansion over a wide temperature range has a substantially square function of the temperature. The minimum of the parabolic course can be defined via the manufacturing process. The temperature value of the minimum is referred to as ZCT ("zero crossing temperature"), since a small (infinitesimal) temperature change around this temperature does not lead to a length expansion. Since, as described above, no uniform temperature within the mirror base body occurs during operation, it is not possible to avoid changes in length and thus deformations of the mirror surface with small temperature fluctuations around an operating point or an operating temperature by means of a homogeneous material of the mirror base body.

Bei EUV-Lithographieanlagen können an den Spiegeloberseiten Temperaturen von +30°C, +40°C oder mehr auftreten, wohingegen auf den Spiegelrückseiten auf Temperaturen von ca. +20°C oder –20°C oder weniger gekühlt wird. Bei zukünftigen Entwicklungen ist mit einer Steigerung der Temperaturdifferenz zwischen Spiegeloberseite und Spiegelunterseite zu rechnen. Der Thermalgradient von Spiegeloberseite zu Spiegelunterseite führt zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung des Spiegelgrundkörpers von der Oberseite zur Unterseite und damit zu unerwünschten Deformationen der Oberfläche, an welcher die EUV-Strahlung reflektiert werden soll.In the case of EUV lithography systems, temperatures of + 30 ° C., + 40 ° C. or more may occur on the mirror tops, whereas on the mirror back sides temperatures of approximately + 20 ° C. or -20 ° C. or less are cooled. For future developments, an increase in the temperature difference between mirror top and mirror bottom is to be expected. The thermal gradient from mirror top to mirror bottom leads to an uneven expansion of the mirror body from top to bottom and thus to undesirable deformations of the surface at which the EUV radiation is to be reflected.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings für ein zu fertigendes optisches Element, insbesondere für einen Spiegelgrundkörper eines EUV-Spiegels, bereitzustellen, um die Eigenschaften des aus dem Rohling gefertigten optischen Elements beim Betrieb in einer optischen Anordnung gezielt zu verbessern.The object of the invention is to provide a method for producing a blank for an optical element to be manufactured, in particular for a mirror base of an EUV mirror, in order to specifically improve the properties of the optical element produced from the blank when operating in an optical arrangement.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Rohlings aus einem Material mit einem temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der bei einer Nulldurchgangs-Temperatur einen Nulldurchgang aufweist, umfassend: Erstellen eines dreidimensionalen Profils einer zu erwartenden Temperaturverteilung, d.h. einer Temperaturverteilungsvorgabe, im Volumen des Rohlings zu einem Zeitpunkt TP beim Betrieb eines aus dem Rohling zu fertigenden optischen Elements, insbesondere eines Spiegels, in einer optischen Anordnung, Ermitteln einer ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur im Volumen des Rohlings auf Grundlage des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung in dem Rohling, sowie Herstellen des Rohlings mit der ermittelten ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur zumindest in einem zur Herstellung eines Grundkörpers des optischen Elements vorgesehenen Volumenbereich des Rohlings. Der Zeitpunkt TP kann insbesondere unendlich gewählt werden. In diesem Fall entspricht die zu erwartende Temperaturverteilung bzw. die Temperaturverteilungsvorgabe einem stationären Betriebszustand.This object is achieved by a method for producing a blank from a material having a temperature-dependent coefficient of thermal expansion, which has a zero crossing at a zero-crossing temperature, comprising: creating a three-dimensional profile of an expected temperature distribution, ie a temperature distribution specification, in the volume of the blank a time T P at Operating an optical element to be produced from the blank, in particular a mirror, in an optical arrangement, determining a location-dependent varying distribution of the zero-crossing temperature in the volume of the blank on the basis of the three-dimensional profile of the expected temperature distribution in the blank, and producing the blank with the determined location-dependent varying distribution of the zero-crossing temperature at least in a provided for producing a base body of the optical element volume range of the blank. The time T P can be selected in particular infinite. In this case, the expected temperature distribution or the temperature distribution specification corresponds to a stationary operating state.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die lokale Nulldurchgangs-Temperatur des Rohlings bei der Herstellung an die zu erwartende lokale Temperatur beim Betrieb According to the invention, the local zero-crossing temperature of the blank during production is proposed at the expected local temperature during operation

eines aus dem Rohling gefertigten optischen Elements in einer optischen Anordnung anzupassen. Die Nulldurchgangs-Temperatur bei der Herstellung des Rohlings lässt sich für den Fall, dass es sich bei dem Material des Rohlings um ein dotiertes Glasmaterial, beispielsweise um mit TiO2 dotiertes Quarzglas handelt, durch den Grad der Dotierung einstellen.to adapt an optical element made of the blank in an optical arrangement. The zero-crossing temperature in the production of the blank, in the case where the material of the blank is a doped glass material, for example TiO 2 doped quartz glass, can be adjusted by the degree of doping.

Bei einer Variante wird beim Herstellen des Rohlings die ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur durch Variation von Mischungsverhältnissen der zum Herstellen des Rohlings verwendeten Ausgangsmaterialien erzeugt. Zu diesem Zweck erfolgt eine Umrechnung der gewünschten ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur in dem Rohling in die zur Erzeugung dieser Verteilung erforderlichen lokalen Mischungsverhältnisse bei der Herstellung. Bei einem TiO2-dotierten Quarzglas können beispielsweise die Anteile und damit das Mischungsverhältnis der in der Regel als gasförmige Precursor-Materialien bereitgestellten Ausgangsmaterialien Ti, Si sowie von Sauerstoff O2 berechnet werden, mit denen sich die gewünschte ortsabhängige Variation der Nulldurchgangs-Temperatur erzielen lässt.In a variant, in the production of the blank, the location-varying distribution of the zero-crossing temperature is produced by varying mixing ratios of the starting materials used to produce the blank. For this purpose, a conversion of the desired location-dependent varying distribution of the zero-crossing temperature in the blank takes place in the required for generating this distribution local mixing ratios in the production. In the case of a TiO 2 -doped quartz glass, it is possible, for example, to calculate the proportions and thus the mixing ratio of the starting materials Ti, Si and oxygen O 2 which are generally provided as gaseous precursor materials, with which the desired location-dependent variation of the zero-crossing temperature can be achieved ,

Bei einer Weiterbildung wird der Rohling bei seiner Herstellung schichtweise aufgebaut und die ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur wird durch örtliche und/oder zeitliche Variation der Mischungsverhältnisse der Ausgangsmaterialien erzeugt. Beim schichtweisen Aufbau des Materials des Rohlings können lateral ortsaufgelöste Profile durch eine lokale Variation der Mischungsverhältnisse und vertikal ortsaufgelöste Profile durch zeitliche Variation der Mischungsverhältnisse erzeugt werden. Die berechneten Mischungsverhältnisse können zeitaufgelöst und ortsaufgelöst in einem oder in mehreren Datenspeichern abgelegt werden, z.B. in der Form einer Tabelle oder dergleichen. An jedem der bei der Herstellung des Materials des Rohlings mittels Flammen-Hydrolyse verwendeten Brenner kann mit Hilfe einer Steuereinheit, welche auf die im Speicher abgelegten zeitaufgelösten Mischungsverhältnisse zurückgreift, ein jeweils gewünschtes Mischungsverhältnis eingestellt werden, so dass sich ein gewünschtes vertikal ortsaufgelöstes Profil ergibt. Durch die Verwendung mehrerer Brenner, die zur Herstellung des Materials des Rohlings parallel betrieben werden, die an unterschiedlichen Stellen positioniert sind und an denen ein der jeweiligen Stelle zugeordnetes Mischungsverhältnis eingestellt wird, kann das gewünschte laterale Profil der Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur erzeugt werden.In a further development, the blank is built up in layers during its production and the location-varying distribution of the zero-crossing temperature is generated by local and / or temporal variation of the mixing ratios of the starting materials. In the layered structure of the material of the blank laterally spatially resolved profiles can be generated by a local variation of the mixing ratios and vertically spatially resolved profiles by temporal variation of the mixing ratios. The calculated mixing ratios can be stored time resolved and spatially resolved in one or more data memories, e.g. in the form of a table or the like. At each of the burners used in the production of the material of the blank by means of flame hydrolysis can be adjusted by means of a control unit, which uses the stored in the memory time-resolved mixing ratios, a respectively desired mixing ratio, so as to give a desired vertically spatially resolved profile. By using a plurality of burners operated in parallel to produce the material of the blank positioned at different locations and adjusting a mixing ratio associated with each location, the desired lateral profile of the zero crossing temperature distribution can be generated.

Bei lateral ortsaufgelösten Profilen, insbesondere bei nicht rotationssymmetrischen lateral ortsaufgelösten Profilen, ist ggf. eine Azimut-Markierung notwendig, um die im Rohling eingestellte ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur korrekt zum optisch genutzten Bereich bzw. zu der zu erwartenden Temperaturverteilung ausrichten zu können. Durch Kombination von lateraler und vertikaler Variation der Nulldurchgangs-Temperatur können auch der Form der Spiegeloberfläche angepasste Profile eingestellt werden. Überschüssige Bereiche (mit beliebiger Nulldurchgangs-Temperatur), die bei der Herstellung des Blanks bzw. des Rohlings entstehen, können beim Fertigen des optischen Elements aus dem Rohling durch Materialabtrag, z.B. durch Fräsen, entfernt werden.In the case of laterally spatially resolved profiles, in particular in the case of non-rotationally symmetrical laterally resolved profiles, an azimuth marking may be necessary in order to be able to correctly align the distribution of the zero crossing temperature set in the blank to the optically used region or to the expected temperature distribution. By combining lateral and vertical variation of the zero-crossing temperature, it is also possible to set profiles adapted to the shape of the mirror surface. Excess areas (at any zero-crossing temperature) resulting from the manufacture of the blank or blank may be removed from the blank by removing material, e.g. by milling, be removed.

Bei einer weiteren Variante wird der Rohling bei seiner Herstellung schichtweise auf einer gekrümmten Oberfläche aufgebaut. Zur Vereinfachung der Herstellung einer ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur, die an das zu erwartende Temperaturprofil angepasst ist, kann es vorteilhaft sein, den Rohling nicht auf einer planen Fläche aufzubauen, sondern auf einer gewölbten bzw. gekrümmten Fläche, deren Krümmung beispielsweise mit der Krümmung der späteren optischen Oberfläche übereinstimmen kann, d.h. der Oberfläche, welche optisch genutzt wird und welche typischer Weise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen wird. Je nach Anwendung kann es vorteilhaft sein, das Material des Rohlings von der späteren Nutzflächenseite zur Rückseite oder umgekehrt aufzubauen.In another variant, the blank is built up layer by layer on a curved surface during its manufacture. To simplify the production of a location-dependent varying distribution of the zero-crossing temperature, which is adapted to the expected temperature profile, it may be advantageous not to build the blank on a flat surface, but on a curved surface, the curvature, for example, with the Curvature of the subsequent optical surface can match, ie the surface which is optically used and which is typically provided with a reflective coating. Depending on the application, it may be advantageous to construct the material of the blank from the later usable surface side to the rear or vice versa.

Insbesondere können bei Spiegeln mit nur geringfügig variierenden Oberflächenbelastungen, z.B. feldnahen Spiegeln, auch laterale Variationen der Nulldurchgangs-Temperatur eingestellt werden.In particular, in mirrors with only slightly varying surface loads, e.g. near-field mirrors, also lateral variations of the zero-crossing temperature can be set.

In einer weiteren Variante wird beim Erstellen des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung in dem Volumen des Rohlings eine zu erwartende ortsabhängige thermische Belastung einer reflektierenden Oberfläche des zu fertigenden Spiegels beim Betrieb in der optischen Anordnung berücksichtigt. Die thermische Belastung an der Spiegeloberfläche wird anhand des optischen Designs der optischen Anordnung, in welcher der Spiegel betrieben wird, sowie anhand der zu erwartenden Strahlengänge ortsaufgelöst für spezifizierte Nutzungsfälle bestimmt. Die Daten über die zu erwartende ortsabhängige thermische Belastung an der reflektierenden Oberfläche können auf das mechanische Design, das insbesondere die Spiegel-Geometrie, d.h. die Geometrie des Spiegelgrundkörpers sowie der reflektierenden Oberfläche und auch die Anbindungen bzw. Verbindungen des Spiegels nach außen enthält, zum Zwecke der Lösung der Wärmeleitungsgleichung angewendet werden, d.h. die zu erwartende thermische Belastung an der Oberfläche kann als Randbedingung für die Lösung der Wärmeleitungsgleichung dienen, um das dreidimensionale Profil der zu erwartenden Temperaturverteilung zu erstellen. Basierend auf dem auf diese Weise erstellten Thermalprofil und den optischen Sensitivitäten aus Deformationsbewertungen kann die insbesondere dreidimensional ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur in dem Rohling ermittelt werden.In another variant, when creating the three-dimensional profile, the expected temperature distribution in the volume of the blank taken into account an expected location-dependent thermal load on a reflective surface of the mirror to be manufactured during operation in the optical arrangement. The thermal load on the mirror surface is determined spatially resolved for specified use cases based on the optical design of the optical arrangement in which the mirror is operated, as well as on the expected beam paths. The data on the expected location-dependent thermal load on the reflecting surface can be attributed to the mechanical design, which in particular includes the mirror geometry, ie the geometry of the mirror base body and the reflecting surface and also the connections or connections of the mirror to the outside be applied to the solution of the heat equation, ie the expected thermal load on the surface can serve as a boundary condition for the solution of the heat equation to create the three-dimensional profile of the expected temperature distribution. Based on the thermal profile produced in this way and the optical sensitivities from deformation evaluations, it is possible to determine the distribution of the zero-crossing temperature in the blank, which varies in particular three-dimensionally depending on location.

Bei einer weiteren Variante wird nach dem Herstellen des Rohlings die erzeugte ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur im Volumen des Rohlings vermessen und diese wird bei der Herstellung einer reflektierenden Oberfläche des zu fertigenden Spiegels berücksichtigt. Bei dieser Variante erfolgt eine Vermessung der Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur nach der Herstellung des Rohlings. Die Vermessung erfolgt typischer Weise indirekt, beispielsweise indem ein Brechzahlprofil des Rohlings gemessen und eine Korrelation der Nulldurchgangs-Temperatur mit dem gemessenen Brechzahlprofil vorgenommen wird, um die erzeugte Ist-Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur in dem Rohling zu bestimmen. Anhand eines Vergleichs der gemessenen Verteilung mit einer Soll-Verteilung kann eine herstellungsbedingte Abweichung von der Soll-Verteilung ermittelt werden, die zur Korrektur der ortsabhängigen Verteilung zumindest im Bereich der reflektierenden Oberfläche verwendet werden kann, indem die herstellungsbedingte Abweichung bei der in der Regel durch ein abtragendes Verfahren bearbeiteten Oberfläche des Spiegelgrundkörpers berücksichtigt wird.In a further variant, after the production of the blank, the generated location-dependent varying distribution of the zero-crossing temperature in the volume of the blank is measured and this is taken into account in the production of a reflecting surface of the mirror to be produced. In this variant, a measurement of the distribution of the zero-crossing temperature takes place after the production of the blank. The measurement is typically done indirectly, for example, by measuring a refractive index profile of the blank and correlating the zero-crossing temperature with the measured refractive index profile to determine the actual distribution of the zero-crossing temperature generated in the blank. Based on a comparison of the measured distribution with a desired distribution, a production-related deviation from the target distribution can be determined, which can be used to correct the location-dependent distribution at least in the region of the reflective surface by the production-related deviation in the usually by a abtragendes method machined surface of the mirror body is taken into account.

Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einer reflektierenden Oberfläche eine Oberfläche des Spiegelgrundkörpers verstanden, welche der (EUV-)Strahlung ausgesetzt ist und auf welcher typischer Weise eine reflektierende bzw. reflexionsverstärkende Beschichtung aufgebracht wird. Streng genommen weist die reflektierende Oberfläche zumindest bei der Verwendung von EUV-Strahlung keine bzw. nur schwach reflektierende Eigenschaften auf.For the purposes of this application, a reflective surface is understood as meaning a surface of the mirror base body which is exposed to the (EUV) radiation and to which a reflective or reflection-enhancing coating is typically applied. Strictly speaking, at least when using EUV radiation, the reflective surface exhibits no or only weakly reflective properties.

Bei einer Variante wird beim Ermitteln der ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur im Volumen des Rohlings eine Abweichung zwischen einer Herstellungstemperatur einer reflektierenden Oberfläche des zu fertigenden Spiegels und einer zu erwartenden Betriebstemperatur der reflektierenden Oberfläche beim Betrieb des Spiegels in der optischen Anordnung berücksichtigt. Bei dieser Variante wird berücksichtigt, dass die Fertigung der reflektierenden Spiegeloberfläche bei einer Herstellungstemperatur, in der Regel bei Raumtemperatur, erfolgt, während die zu erwartende Betriebstemperatur an der Oberfläche in der Regel höher ist. Die unterschiedliche Ausdehnung des Spiegels, genauer gesagt des Spiegelgrundkörpers, bei diesen unterschiedlichen Temperaturen hervorgerufene Formänderung kann bei der Ermittlung der ortsabhängigen Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur vorgehalten werden. Die Fertigung der reflektierenden Oberfläche – typischer Weise durch Materialabtrag – kann in diesem Fall bei der Herstellungstemperatur anhand der Vorgaben des optischen Designs erfolgen, so als ob die reflektierende Oberfläche bei der Erwärmung auf die Betriebstemperatur keine Formänderung erfahren würde.In one variant, when determining the location-varying distribution of the zero-crossing temperature in the volume of the blank, a deviation between a production temperature of a reflecting surface of the mirror to be manufactured and an expected operating temperature of the reflecting surface during operation of the mirror in the optical arrangement is taken into account. In this variant, it is considered that the production of the reflective mirror surface takes place at a production temperature, generally at room temperature, while the expected operating temperature at the surface is generally higher. The different expansion of the mirror, more precisely of the mirror base body, at this different temperatures caused change in shape can be kept in the determination of the location-dependent distribution of the zero-crossing temperature. The fabrication of the reflective surface - typically by material removal - in this case can be done at the manufacturing temperature based on the specifications of the optical design, as if the reflective surface would not change shape when heated to the operating temperature.

Bei einer alternativen Variante stimmt die ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur im Volumen des Rohlings mit dem dreidimensionalen Profil der zu erwartenden Temperaturverteilung in dem Rohling überein. In diesem Fall wird eine Formänderung beim Aufheizen einer reflektierenden Oberfläche des zu fertigenden Spiegels von einer Herstellungstemperatur auf eine zu erwartende Betriebstemperatur der reflektierenden Oberfläche beim Betrieb des Spiegels in der optischen Anordnung bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche berücksichtigt. Bei dieser Variante wird die Formänderung der reflektierenden Oberfläche durch die Deformation des Spiegelgrundkörpers beim Aufheizen von der Herstellungstemperatur auf die Betriebstemperatur nicht bei der Ermittlung der ortsabhängig variierenden Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur im Volumen des Rohlings berücksichtigt, sondern die hieraus resultierende Formänderung bzw. Verformung der reflektierenden Oberfläche wird als Abtragsvorgabe für einen Materialabtrag bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche an ein abtragendes Verfahren übergeben. Die reflektierende Oberfläche wird dann anhand der sich aus den Vorgaben des optischen Designs ergebenden Oberflächenform zuzüglich bzw. unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Abtragsvorgabe gefertigt.In an alternative variant, the location-varying distribution of the zero-crossing temperature in the volume of the blank coincides with the three-dimensional profile of the expected temperature distribution in the blank. In this case, a change in shape when heating a reflective surface of the mirror to be manufactured from a manufacturing temperature to an expected operating temperature of the reflective surface during operation of the mirror in the optical arrangement in the production of the reflective surface is taken into account. In this variant, the deformation of the reflecting surface by the deformation of the mirror body during heating from the production temperature to the operating temperature is not taken into account in determining the location-varying distribution of the zero-crossing temperature in the volume of the blank, but the resulting change in shape or deformation of the reflective The surface is transferred as a removal specification for a material removal in the production of the reflective surface to a removing process. The reflecting surface is then manufactured on the basis of the surface shape resulting from the specifications of the optical design plus or taking into account the abrading specification described above.

Bei einer weiteren alternativen Variante wird die ortsabhängig variierende Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur in dem Rohling derart ermittelt, dass in einem jeweiligen lokalen Volumenbereich des Rohlings sowohl bei einer Herstellungstemperatur als auch bei einer zu erwartenden Betriebstemperatur die gleiche Längenänderung auftritt. Bei der Herstellungstemperatur handelt es sich um die bei der Herstellung bzw. bei der Qualifizierung des Rohlings in dem jeweiligen lokalen Volumenbereich vorherrschende Temperatur, bei der Betriebstemperatur handelt es sich um die beim Betrieb des zu fertigenden optischen Elements in einer optischen Anordnung in dem lokalen Bereich vorherrschende Temperatur. Im Falle eines parabelförmigen Verlaufs des temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie er in guter Näherung im Bereich der Nulldurchgangs-Temperatur vorliegt, ergibt sich die lokale Nulldurchgangs-Temperatur in einem jeweiligen lokalen Volumenbereich als der Mittelwert aus der Herstellungstemperatur und der Betriebstemperatur.In a further alternative variant, the location-varying distribution of the Zero-crossing temperature in the blank determined such that in a respective local volume range of the blank, both at a manufacturing temperature and at an expected operating temperature, the same change in length occurs. The production temperature is the temperature prevailing in the production or qualification of the blank in the respective local volume range, and the operating temperature is that which prevails when the optical element to be manufactured is operated in an optical arrangement in the local area Temperature. In the case of a parabolic curve of the temperature-dependent coefficient of thermal expansion, which is in good approximation in the range of the zero-crossing temperature, the local zero-crossing temperature in a respective local volume range results as the mean value of the production temperature and the operating temperature.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtEmbodiments are illustrated in the schematic drawing and will be explained in the following description. It shows

1 eine schematische Darstellung eines Spiegels mit einem dreidimensionalen Profil einer Temperaturverteilung beim Betrieb des Spiegels in einer EUV-Lithographieanlage, 1 a schematic representation of a mirror with a three-dimensional profile of a temperature distribution during operation of the mirror in an EUV lithography system,

2 eine schematische Darstellung eines Rohlings aus TiO2-dotiertem Quarzglas, aus dem der Spiegel von 1 durch randseitiges Beschneiden gefertigt wird, 2 a schematic representation of a blank of TiO 2 -doped quartz glass, from which the mirror of 1 is made by edge trimming,

3 eine Darstellung eines Rohlings aus TiO2-dotiertem Quarzglas mit mehreren unterschiedlich stark dotierten Schichten, 3 a representation of a blank made of TiO 2 -doped quartz glass with several differently doped layers,

4 eine Vorrichtung zur Herstellung des Rohlings von 3 durch schichtweise Ablagerung von Ausgangsmaterialien, 4 a device for producing the blank of 3 by layered deposition of starting materials,

5 eine Darstellung eines Spiegels mit zwei lokalen Volumenbereichen mit unterschiedlicher Nulldurchgangs-Temperatur, sowie 5 a representation of a mirror with two local volume ranges with different zero-crossing temperature, as well

6 eine Darstellung der relativen Längenänderung in den beiden lokalen Volumenbereichen in Abhängigkeit von der Temperatur. 6 a representation of the relative change in length in the two local volume ranges as a function of the temperature.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numerals are used for identical or functionally identical components.

In 1 ist schematisch ein für EUV-Strahlung reflektierender Spiegel 1 gezeigt. Der Spiegel 1 weist einen Grundkörper 2 (ein Substrat) mit einer Oberseite mit einer konkav gekrümmten Oberfläche 3 auf, an der eine nicht bildlich dargestellte Beschichtung aufgebracht ist. Die Beschichtung wirkt für EUV-Strahlung bei einer Nutzwellenlänge einer optischen Anordnung, in welche der Spiegel 1 zum Betrieb eingebracht ist, reflektierend. Im Folgenden wird die Oberfläche 3, auf welche die EUV-Strahlung auftrifft, vereinfachend als reflektierende Oberfläche 3 bezeichnet. Beim Betrieb des Spiegels 1 erwärmen sich die reflektierende Oberfläche 3 und der Grundkörper 2 durch die Bestrahlung.In 1 is schematically a reflecting mirror for EUV radiation 1 shown. The mirror 1 has a basic body 2 (a substrate) having an upper surface with a concavely curved surface 3 on, on which a non-illustrated coating is applied. The coating acts for EUV radiation at a useful wavelength of an optical assembly into which the mirror 1 introduced to the operation, reflective. The following is the surface 3 on which the EUV radiation impinges, simplifying as a reflective surface 3 designated. When operating the mirror 1 the reflective surface warms up 3 and the main body 2 through the irradiation.

Da der Spiegel 1 in der optischen Anordnung, beispielsweise einer EUV-Lithographieanlage oder einem Metrologiesystem zur Inspektion einer Maske oder eines Wafers, unter Vakuum-Bedingungen betrieben wird, ist keine ausreichende Kühlung über ein Restgas von der Oberseite des Spiegels 1 her möglich. Zur Kühlung des Spiegels 1 dient im gezeigten Beispiel daher ein Kühlkörper 4, welcher den Spiegelgrundkörper 2 von seiner Unterseite 5 her kühlt. Beim Betrieb des Spiegels 1 herrschen an der reflektierenden Oberfläche 3 aufgrund der Beaufschlagung mit EUV-Strahlung vergleichsweise hohe Temperaturen von z.B. ca. +30°C, während an der Unterseite 5 des Spiegelgrundkörpers 2 deutlich geringere Temperaturen von z.B. ca. –20°C herrschen. Die Temperaturverteilung in dem Spiegelgrundkörper 2 ist zudem auch in x-Richtung und in y-Richtung ortsabhängig, d.h. der Spiegelgrundkörper 2 weist eine ortsabhängig variierende Temperaturverteilung 6 auf, wobei in 1 Orte gleicher Temperatur durch gestrichelte Konturlinien dargestellt sind.Because the mirror 1 in the optical arrangement, for example an EUV lithography system or a metrology system for inspection of a mask or a wafer, is operated under vacuum conditions, there is no sufficient cooling via a residual gas from the top of the mirror 1 possible. To cool the mirror 1 serves in the example shown, therefore, a heat sink 4 , which the mirror body 2 from its bottom 5 cools down. When operating the mirror 1 prevail on the reflective surface 3 due to the exposure to EUV radiation comparatively high temperatures of eg about + 30 ° C, while at the bottom 5 of the mirror body 2 significantly lower temperatures of eg about -20 ° C prevail. The temperature distribution in the mirror body 2 is also location-dependent in the x-direction and in the y-direction, ie the mirror main body 2 has a location-dependent varying temperature distribution 6 on, in 1 Places the same temperature are shown by dashed contour lines.

Der in 1 gezeigte Spiegelgrundkörper 2 wird aus einem in 2 gezeigten Rohling 7 hergestellt, der zur Fertigung des Spiegelgrundkörpers 2 randseitig beschnitten wird. Das randseitig abgetragene Material ist in 2 schraffiert dargestellt. Der Rohling 7 besteht im gezeigten Beispiel aus TiO2-dotiertem Quarzglas, genauer gesagt aus ULE®. Dieses Material weist einen temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der bei einer Nulldurchgangs-Temperatur TZC einen Nulldurchgang aufweist. Im gezeigten Beispiel variiert die Nulldurchgangs-Temperatur TZC über das Volumen des Rohlings 7 und bildet eine ortsabhängig variierende Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperaturen in dem Rohling 7. Die Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Spiegelgrundkörper 2 entspricht der Verteilung TZC(x,y,z) in demjenigen Volumenbereich des Rohlings 7, in dem der Spiegelgrundkörper 2 aus dem Rohling 7 geschnitten wird. Es versteht sich, dass es auf den Wert bzw. die Verteilung der Werte der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem beim Fertigen des Spiegelgrundkörpers 2 abgeschnittenen Material nicht ankommt. Statt titandotiertem Quarzglas können auch Keramiken wie beispielsweise Zerodur® von Schott zum Einsatz kommen.The in 1 shown mirror body 2 will be from an in 2 shown blank 7 produced, which for the production of the mirror body 2 cropped at the edge. The edge removed material is in 2 hatched shown. The blank 7 consists in the example shown of TiO 2 -doped quartz glass, more precisely ULE ® . This material has a temperature-dependent coefficient of thermal expansion, which has a zero crossing at a zero-crossing temperature TZC. In the example shown, the zero-crossing temperature TZC varies over the volume of the blank 7 and forms a location-varying distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperatures in the blank 7 , The distribution TZC (x, y, z) the zero crossing temperature TZC in the mirror body 2 corresponds to the distribution TZC (x, y, z) in that volume region of the blank 7 in which the mirror body 2 from the blank 7 is cut. It will be understood that it is the value or distribution of the values of the zero-crossing temperature TZC in the manufacturing of the mirror base body 2 cut material does not arrive. Instead of titanium-doped silica glass and ceramics such as Zerodur ® from Schott can be used.

Die Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Quarzglasmaterial des Rohlings 7 ist von der in einem jeweiligen lokalen Volumenbereich vorliegenden Dotierung an TiO2 abhängig, d.h. die Nulldurchgangs-Temperatur TZC kann durch die Variation der TiO2-Dotierung im Volumen des Rohlings 7 bei seiner Herstellung gezielt eingestellt werden, um eine gewünschte ortsabhängig variierende Verteilung TZC(x,y,z) in dem Rohling 7 zu erhalten.The zero-crossing temperature TZC in the quartz glass material of the blank 7 is dependent on the doping of TiO 2 present in a respective local volume range, ie the zero-crossing temperature TZC can be determined by the variation of the TiO 2 doping in the volume of the blank 7 be selectively adjusted during its preparation to a desired location-varying distribution TZC (x, y, z) in the blank 7 to obtain.

Der Rohling 7 aus TiO2-dotiertem Quarzglas wird bei der Herstellung typischer Weise schichtweise aufgebaut. Innerhalb des in der Regel zylinderförmigen Volumens des Rohlings 7 kann daher eine Variation der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in Dickenrichtung (z-Richtung) erfolgen, indem in den jeweils aufgebauten Schichten 8 eine unterschiedliche Dotierung mit TiO2 eingestellt wird. Die unterschiedliche Dotierung ist bei dem in 3 gezeigten Rohling 7 durch eine unterschiedliche Schraffur der Schichten 8 angedeutet.The blank 7 TiO 2 -doped quartz glass is typically built up layer by layer during production. Within the usually cylindrical volume of the blank 7 Therefore, a variation of the zero-crossing temperature TZC in the thickness direction (z-direction) can be done by in the respective built layers 8th a different doping with TiO 2 is set. The different doping is at the in 3 shown blank 7 by a different hatching of the layers 8th indicated.

Der Aufbau bzw. die Herstellung des Rohlings 7 wird typischer Weise mit Hilfe einer Vorrichtung 9 vorgenommen, die schematisch in 4 dargestellt ist. Die Vorrichtung 9 weist eine Mehrzahl von Brennern 10 auf, denen so genannte Precursor-Materialien in Form von Si, Ti sowie in Form von O2 zugeführt werden, um diese in einem Flammen-Hydrolyse-Prozess zur Reaktion zu bringen, wobei sich TiO2 und SiO2 bilden, die in der Vorrichtung 9 nach unten fallen, verglast werden und sich in einer Form 11 abscheiden, welche im gezeigten Beispiel einen Boden mit einer gekrümmten Oberfläche 12 aufweist, auf der das Material 13 des Rohlings 7 schichtweise aufgebaut wird. Die konkave Krümmung der Oberfläche 12 der Form 11 entspricht günstiger Weise im Wesentlichen der konkaven Krümmung der reflektierenden Oberfläche 3 des aus dem Rohling 7 zu fertigenden Spiegels 1.The construction or the production of the blank 7 is typically using a device 9 made that schematically in 4 is shown. The device 9 has a plurality of burners 10 to which so-called precursor materials in the form of Si, Ti and in the form of O 2 are supplied to bring them to react in a flame hydrolysis process, wherein TiO 2 and SiO 2 form in the device 9 fall down, be glazed and become in a shape 11 depositing, which in the example shown a floor with a curved surface 12 has on which the material 13 of the blank 7 is built up in layers. The concave curvature of the surface 12 the form 11 Conveniently corresponds substantially to the concave curvature of the reflective surface 3 from the blank 7 to be made mirror 1 ,

Um eine gewünschte Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Rohling 7 zu erhalten, können bei der in 4 gezeigten Vorrichtung 9 die Mischungsverhältnisse der Ausgangsmaterialien Si, Ti und O2, welche den Brennern 10 zugeführt werden, gezielt beeinflusst werden, und zwar indem diese mit Hilfe einer mit den Brennern 10 in signaltechnischer Verbindung stehenden Steuereinrichtung 14 eingestellt werden. Für die Einstellung greift die Steuereinrichtung 14 auf einen Speicher 15 zurück, in dem die zur Erzeugung der gewünschten Verteilung TZC(x,y,z) in dem Volumen des Rohlings 7 erforderlichen Mischungsverhältnisse abgelegt sind.To obtain a desired distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC in the blank 7 to receive at the in 4 shown device 9 the mixing ratios of the starting materials Si, Ti and O 2 , which the burners 10 can be fed, specifically influenced, and this by using one with the burners 10 in signaling connection standing control device 14 be set. For the setting, the controller accesses 14 on a memory 15 back in which the to generate the desired distribution TZC (x, y, z) in the volume of the blank 7 required mixing ratios are stored.

Die Erzeugung einer gewünschten lateralen Verteilung TZC(x,y) in x- bzw. y-Richtung kann hierbei erfolgen, indem eine lokale Variation der Mischungsverhältnisse der Ausgangsmaterialien Si, Ti, O2 erzeugt wird, die den Brennern 10 zugeführt werden, d.h. die an unterschiedlichen Stellen angeordneten Brenner 10 werden mit unterschiedlichen, an den jeweils zu erzeugenden Wert der Nulldurchgangs-Temperatur TZC angepassten Mischungsverhältnissen betrieben. Zur Erzeugung einer gewünschten vertikalen Verteilung TZC(z) werden die Mischungsverhältnisse der einem jeweiligen Brenner 10 zugeführten Ausgangsmaterialien Si, Ti, O2 zeitlich variiert. Die für die Erzeugung der gewünschten Verteilung TZC(x,y,z) erforderlichen Mischungsverhältnisse sind zeit- und ortsaufgelöst in dem Speicher 15 hinterlegt.The generation of a desired lateral distribution TZC (x, y) in the x or y direction can take place here by generating a local variation of the mixing ratios of the starting materials Si, Ti, O 2 , which are the burners 10 be fed, ie arranged at different locations burner 10 are operated with different, adapted to the respective value to be generated zero crossing temperature TZC mixing ratios. To generate a desired vertical distribution TZC (z), the mixing ratios of a respective burner 10 supplied starting materials Si, Ti, O 2 varies over time. The mixing ratios required for the generation of the desired distribution TZC (x, y, z) are time-resolved and spatially resolved in the memory 15 deposited.

Eine gewünschte ortsabhängig variierende Verteilung TZC(x,y,z) in dem Spiegelgrundkörper 2 wird auf Grundlage des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung 6 beim Betrieb des Spiegels 1 (vgl. 1) in einer optischen Anordnung, beispielsweise einer EUV-Lithographieanlage, ermittelt. Zur Erstellung der zu erwartenden Temperaturverteilung 6 wird die zu erwartende thermische Belastung an der Spiegeloberfläche 3 anhand des optischen Designs der optischen Anordnung, in welcher der Spiegel 1 betrieben wird, sowie anhand der zu erwartenden Strahlengänge ortsaufgelöst für spezifizierte Nutzungsfälle bestimmt. Die zu erwartende thermische Belastung an der Oberfläche 3 dient als Randbedingung für die Lösung der Wärmeleitungsgleichung, um das dreidimensionale Profil der zu erwartenden Temperaturverteilung 6 in dem Spiegelgrundkörper 2 zu erstellen, wobei auch Anbindungen des Spiegelgrundkörpers 2 nach außen berücksichtigt werden. Die zu erwartende Temperaturverteilung 6, d.h. die Temperaturverteilungsvorgabe, kann für einen beliebigen Zeitpunkt TP nach dem Beginn des Betriebs der optischen Anordnung erstellt werden. Der Zeitpunkt TP kann insbesondere unendlich gewählt werden, was einem stationären Betriebszustand und somit einer stationären Temperaturverteilung 6 in dem Spiegelgrundkörper 2 entspricht.A desired location-dependent varying distribution TZC (x, y, z) in the mirror body 2 is based on the three-dimensional profile of the expected temperature distribution 6 in the operation of the mirror 1 (see. 1 ) in an optical arrangement, for example an EUV lithography system. To create the expected temperature distribution 6 is the expected thermal load at the mirror surface 3 from the optical design of the optical arrangement in which the mirror 1 is operated, and determined based on the expected beam paths spatially resolved for specified use cases. The expected thermal load on the surface 3 serves as a boundary condition for the solution of the heat conduction equation to the three-dimensional profile of the expected temperature distribution 6 in the mirror body 2 to create, including connections of the mirror body 2 be considered externally. The expected temperature distribution 6 , ie, the temperature distribution preset, can be established for any time point T P after the start of the operation of the optical arrangement. In particular, the time T P can be selected to be infinite, which means a stationary operating state and thus a stationary temperature distribution 6 in the mirror body 2 equivalent.

Für die Ermittlung der ortsabhängig variierenden Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC auf Grundlage der zu erwartenden Temperaturverteilung 6 (d.h. der Temperaturverteilungsvorgabe) bestehen verschiedene Möglichkeiten, um dem weiter oben geschilderten Problem zu begegnen, dass die Herstellungstemperatur THO der reflektierenden Oberfläche 3 (vgl. 2), die typischer Weise der Raumtemperatur entspricht, von der zu erwartenden bzw. der tatsächlichen Betriebstemperatur TBO (vgl. 1) abweicht, so dass es beim Aufheizen des Spiegelgrundkörpers 2 von der Herstellungstemperatur THO auf die Betriebstemperatur TBO zu einer unerwünschten Formänderung der reflektierenden Oberfläche 3 kommt.For the determination of the location-dependent varying distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC on the basis of the expected temperature distribution 6 (That is, the temperature distribution specification) are various ways to meet the above-mentioned problem that the manufacturing temperature T HO of the reflective surface 3 (see. 2 ), which typically corresponds to the room temperature, of the expected and the actual operating temperature T BO (see. 1 ), so that when heating the mirror body 2 from the production temperature T HO to the operating temperature T BO to an undesirable change in shape of the reflective surface 3 comes.

Bei einer Variante wird diese Formänderung bei der Ermittlung der Verteilung TZC(x,y,z) bereits berücksichtigt, d.h. es wird ausgehend von dem Profil der Temperaturverteilung 6 eine Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC erzeugt, welche die Formänderung der Oberfläche 3 aufgrund der Aufheizung als Vorhalt enthält. Die Fertigung der reflektierenden Oberfläche 3 kann in diesem Fall bei der Herstellungstemperatur THO anhand der Vorgaben des optischen Designs erfolgen, so als ob die reflektierende Oberfläche 3 bei der Erwärmung auf die Betriebstemperatur TBO keine Formänderung erfahren würde.In one variant, this change in shape is already taken into account in the determination of the distribution TZC (x, y, z), ie it is based on the profile of the temperature distribution 6 generates a distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC which indicates the shape change of the surface 3 due to the heating as a lead contains. The manufacture of the reflective surface 3 can be done in this case at the production temperature T HO based on the specifications of the optical design, as if the reflective surface 3 upon heating to the operating temperature T BO would undergo no change in shape.

Bei einer alternativen Variante stimmt die ortsabhängig variierende Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC im Volumen des Rohlings 7 mit dem dreidimensionalen Profil der zu erwartenden Temperaturverteilung 6 in dem Rohling 7 überein. Die Formänderung der reflektierenden Oberfläche 3 beim Aufheizen von der Herstellungstemperatur THO auf die zu erwartende Betriebstemperatur TBO wird in diesem Fall bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche 3 berücksichtigt, d.h. die Formänderung wird als Abtragsvorgabe für einen Materialabtrag bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche 3 verwendet. Die reflektierende Oberfläche 3 wird in diesem Fall anhand der sich aus den Vorgaben des optischen Designs ergebenden Oberflächenform unter zusätzlicher Berücksichtigung der Abtragsvorgabe gefertigt, welche die Formänderung der Oberfläche 3 beim Aufheizen kompensiert.In an alternative variant, the location-dependent varying distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC in the volume of the blank is correct 7 with the three-dimensional profile of the expected temperature distribution 6 in the blank 7 match. The shape change of the reflective surface 3 when heating from the production temperature T HO to the expected operating temperature T BO is in this case in the manufacture of the reflective surface 3 takes into account, that is, the change in shape is as Abtragsvorgabe for a material removal in the production of the reflective surface 3 used. The reflective surface 3 is made in this case on the basis of the specifications of the optical design surface shape with additional consideration of the Abtragsvorgabe, which changes the shape of the surface 3 compensated during heating.

Bei einer weiteren alternativen Variante wird die ortsabhängig variierende Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Rohling 7 derart ermittelt, dass in einem jeweiligen lokalen Bereich V1, V2 (vgl. 5) im Volumen des Rohlings 7 sowohl bei einer Herstellungstemperatur TH als auch bei einer zu erwartenden Betriebstemperatur TB1, TB2 sich die gleiche Längenänderung ΔL/L in dem jeweiligen lokalen Volumenbereich V1, V2 einstellt. Um dies zu erreichen, wird die Nulldurchgangs-Temperatur TZC1 bzw. TZC2 in dem jeweiligen Volumenbereich V1, V2 als arithmetisches Mittel aus der Herstellungstemperatur TH1 = TH2 = TH und der Betriebstemperatur TB1, TB2 bestimmt, d.h. es gilt: TZC1 = (TH + TB1)/2 bzw. TZC2 = (TH + TB2)/2. Aufgrund des parabelförmigen Verlaufs der relativen Längenänderung ΔL/L um die Nulldurchgangs-Temperatur TZC1, TZC2 herum ergibt sich in diesem Fall bei der Herstellungstemperatur TH und bei der Betriebstemperatur TB1 bzw. TB2 wie gewünscht die gleiche relative Längenänderung ΔL/L. Allgemein gilt für den Zusammenhang zwischen der Verteilung ZCT(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Spiegelgrundkörper 2, der (im Volumen des Spiegelgrundkörpers 2 homogenen) Herstellungstemperatur TH und der lokalen Betriebstemperatur TB(x,y,z): ZCT(x,y,z) =(TH +TB(x,y,z))/2.In a further alternative variant, the location-varying distribution TZC (x, y, z) becomes the zero-crossing temperature TZC in the blank 7 determined such that in a respective local area V1, V2 (see. 5 ) in the volume of the blank 7 both at a production temperature T H and at an expected operating temperature T B1 , T B2 , the same change in length ΔL / L in the respective local volume range V1, V2 sets. In order to achieve this, the zero-crossing temperature TZC 1 or TZC 2 in the respective volume range V1, V2 is determined as the arithmetic mean from the production temperature T H1 = T H2 = T H and the operating temperature T B1 , T B2 , ie : TZC 1 = (T H + T B1 ) / 2 or TZC 2 = (T H + T B2 ) / 2. Due to the parabolic shape of the relative change in length .DELTA.L / L to the zero-crossing temperature TZC 1 , TZC 2 results in this case at the manufacturing temperature T H and at the operating temperature T B1 and T B2 as desired, the same relative change in length .DELTA.L / L , In general, the relationship between the distribution ZCT (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC in the mirror base body applies 2 , which (in the volume of the mirror body 2 homogeneous) production temperature T H and the local operating temperature TB (x, y, z): ZCT (x, y, z) = (TH + TB (x, y, z)) / 2.

Es versteht sich, dass die im Volumen des Rohlings 7 tatsächlich erzeugte Verteilung der Nulldurchgangs-Temperatur TZC herstellungsbedingt von der ermittelten bzw. gewünschten ortsabhängig variierenden Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC in dem Rohling 7 abweichen kann. Um die erzeugte Verteilung TZC(x,y,z) zu überprüfen und ggf. zu korrigieren, wird der Rohling 7 nach der Herstellung vermessen, beispielsweise indem ein Brechzahlprofil des Rohlings 7 erstellt wird. Aus dem Brechzahlprofil wird die tatsächlich vorliegende Verteilung TZC(x,y,z) der Nulldurchgangs-Temperatur TZC ermittelt. Bei einem Vergleich mit der gewünschten Verteilung TZC(x,y,z) ggf. auftretende Abweichungen können bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche 3 berücksichtigt werden, d.h. es können anhand der Abweichungen Korrekturen an der Form der Oberfläche 3 vorgenommen werden, um die festgestellten Abweichungen zumindest teilweise zu korrigieren.It is understood that in the volume of the blank 7 actually generated distribution of the zero-crossing temperature TZC due to production of the determined or desired location-dependent varying distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC in the blank 7 may differ. To check the generated distribution TZC (x, y, z) and to correct if necessary, the blank 7 measured after production, for example by a refractive index profile of the blank 7 is created. The actual distribution TZC (x, y, z) of the zero-crossing temperature TZC is determined from the refractive index profile. In a comparison with the desired distribution TZC (x, y, z) possibly occurring deviations can in the manufacture of the reflective surface 3 be taken into account, ie it can be based on the deviations corrections to the shape of the surface 3 be made to at least partially correct the discrepancies found.

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen eines Rohlings (7) aus einem Material mit einem temperaturabhängigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der bei einer Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) einen Nulldurchgang aufweist, umfassend: Erstellen eines dreidimensionalen Profils einer zu erwartenden Temperaturverteilung (6) im Volumen des Rohlings (7) zu einem Zeitpunkt TP beim Betrieb eines aus dem Rohling (7) zu fertigenden optischen Elements, insbesondere eines Spiegels (1), in einer optischen Anordnung, Ermitteln einer ortsabhängig variierenden Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) im Volumen des Rohlings (7) auf Grundlage des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung (6), sowie Herstellen des Rohlings (7) mit der ermittelten ortsabhängig variierenden Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC).Method for producing a blank ( 7 ) of a material having a temperature-dependent coefficient of thermal expansion, which has a zero crossing at a zero-crossing temperature (TZC), comprising: creating a three-dimensional profile of an expected temperature distribution ( 6 ) in the volume of the blank ( 7 ) at a time T P during operation of a blank from the blank ( 7 ) to be manufactured optical element, in particular a mirror ( 1 ), in an optical arrangement, determining a location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) in the volume of the blank ( 7 ) based on the three-dimensional profile of the expected temperature distribution ( 6 ), as well as production of the blank ( 7 ) with the determined location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Herstellen des Rohlings (7) die ortsabhängig variierende Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) durch Variation von Mischungsverhältnissen von zum Herstellen des Rohlings (7) verwendeten Ausgangsmaterialien (Ti, Si, O2) erzeugt wird.Method according to claim 1, wherein during the production of the blank ( 7 ) the location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) by variation of mixing ratios of for producing the blank ( 7 ) used starting materials (Ti, Si, O 2 ) is generated. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Rohling (7) bei seiner Herstellung schichtweise aufgebaut wird und die ortsabhängig variierende Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) durch örtliche und/oder zeitliche Variation der Mischungsverhältnisse der Ausgangsmaterialien (Ti, Si, O2) erzeugt wird. Method according to Claim 2, in which the blank ( 7 ) is built up in layers during its production and the location-varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) is produced by local and / or temporal variation of the mixing ratios of the starting materials (Ti, Si, O 2 ) , Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Rohling (7) bei seiner Herstellung schichtweise auf einer gekrümmten Oberfläche (12) aufgebaut wird.Method according to one of the preceding claims, in which the blank ( 7 ) layered on a curved surface during its manufacture ( 12 ) is constructed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Erstellen des dreidimensionalen Profils der zu erwartenden Temperaturverteilung (6) in dem Volumen des Rohlings (7) eine zu erwartende ortsabhängige thermische Belastung einer reflektierenden Oberfläche (3) des zu fertigenden Spiegels (1) beim Betrieb in der optischen Anordnung berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which, when creating the three-dimensional profile, the expected temperature distribution ( 6 ) in the volume of the blank ( 7 ) an expected location-dependent thermal load of a reflective surface ( 3 ) of the mirror to be produced ( 1 ) is taken into account during operation in the optical arrangement. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem nach dem Herstellen des Rohlings (7) die erzeugte ortsabhängig variierende Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) im Volumen des Rohlings (7) vermessen und bei der Herstellung einer reflektierenden Oberfläche (3) des zu fertigenden Spiegels (1) berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which after the production of the blank ( 7 ) the generated location-varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) in the volume of the blank ( 7 ) and in the production of a reflective surface ( 3 ) of the mirror to be produced ( 1 ) is taken into account. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beim Ermitteln der ortsabhängig variierenden Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) im Volumen des Rohlings (7) eine Abweichung zwischen einer Herstellungstemperatur (THO) einer reflektierenden Oberfläche (3) des zu fertigenden Spiegels (1) und einer zu erwartenden Betriebstemperatur (TBO) der reflektierenden Oberfläche (3) beim Betrieb des Spiegels (1) in der optischen Anordnung berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which, when determining the location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)), the zero-crossing temperature (TZC) in the volume of the blank (TZC) 7 ) a deviation between a production temperature (T HO ) of a reflective surface ( 3 ) of the mirror to be produced ( 1 ) and an expected operating temperature (T BO ) of the reflective surface ( 3 ) during operation of the mirror ( 1 ) is taken into account in the optical arrangement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die ortsabhängig variierende Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) im Volumen des Rohlings (7) mit dem dreidimensionalen Profil der zu erwartenden Temperaturverteilung (6) in dem Rohling (7) übereinstimmt und eine Formänderung einer reflektierenden Oberfläche (3) des zu fertigenden Spiegels (1) beim Aufheizen von einer Herstellungstemperatur (THO) auf eine zu erwartende Betriebstemperatur (TBO) der reflektierenden Oberfläche (3) beim Betrieb des Spiegels (1) in der optischen Anordnung bei der Fertigung der reflektierenden Oberfläche (3) berücksichtigt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the location-dependent varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) in the volume of the blank ( 7 ) with the three-dimensional profile of the expected temperature distribution ( 6 ) in the blank ( 7 ) and a shape change of a reflective surface ( 3 ) of the mirror to be produced ( 1 during heating from a production temperature (T HO ) to an expected operating temperature (T BO ) of the reflective surface ( 3 ) during operation of the mirror ( 1 ) in the optical assembly in the manufacture of the reflective surface ( 3 ) is taken into account. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die ortsabhängig variierende Verteilung (TZC(x,y,z)) der Nulldurchgangs-Temperatur (TZC) in dem Rohling (7) derart ermittelt wird, dass in einem jeweiligen lokalen Volumenbereich (V1, V2) im Volumen des Rohlings (7) sowohl bei einer Herstellungstemperatur (TH) als auch bei einer zu erwartenden Betriebstemperatur (TB1, TB2) die gleiche Längenänderung (ΔL/L) auftritt.Method according to one of claims 1 to 6, wherein the location-varying distribution (TZC (x, y, z)) of the zero-crossing temperature (TZC) in the blank ( 7 ) is determined such that in a respective local volume range (V1, V2) in the volume of the blank ( 7 ) the same change in length (ΔL / L) occurs both at a production temperature (T H ) and at an expected operating temperature (T B1 , T B2 ).
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